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技術(shù)專題
PCB設(shè)計(jì)了解電路電流優(yōu)化
以最簡(jiǎn)單的形式，電子電路具有單個(gè)導(dǎo)電路徑。電子電路的教科書(shū)示例通常包括電池，電阻器和負(fù)載。簡(jiǎn)單的電路很容易為初學(xué)者解釋基本的電氣理論。就電流而言，除了它流動(dòng)的單導(dǎo)體外，沒(méi)有太多選擇。
在實(shí)際應(yīng)用中，電子電路更加復(fù)雜。一根導(dǎo)體將分裂成多個(gè)分支，然后沿路徑分裂成更多的跡線。但是，這些子電路最終在電源處合并為一個(gè)。
基爾霍夫的結(jié)定律與導(dǎo)體分支成多條路徑或不同路徑合并時(shí)電流的行為有關(guān)。路徑分離或合并的點(diǎn)稱為“節(jié)點(diǎn)”。
基爾霍夫交界定律。
根據(jù)基爾霍夫的結(jié)法則，進(jìn)入一個(gè)節(jié)點(diǎn)的總電流等于離開(kāi)同一節(jié)點(diǎn)的總電流。它基于這樣的原理：電流在流經(jīng)閉合電路時(shí)不會(huì)遭受任何損失。該定律也被稱為基爾霍夫第一定律。
為什么基爾霍夫的連接規(guī)則很重要？
知道哪些走線攜帶更高的電流可以采取緩解措施。
基爾霍夫交界線法則指出電流流入等于電流流出。但是，真正的含義超出了簡(jiǎn)單的公式。它與知道電路中的每個(gè)路徑在何處流過(guò)多少電流有關(guān)。
忽略基爾霍夫在PCB設(shè)計(jì)中的連接規(guī)則是一個(gè)錯(cuò)誤，尤其是其中更詳細(xì)的部分。如果您假設(shè)每條路徑中的電流微不足道，那么您將承擔(dān)粗心和不必要的風(fēng)險(xiǎn)。雖然電流確實(shí)最終增加了，但它會(huì)根據(jù)電阻較小的路徑進(jìn)行分配。
如果您的電路處理大功率組件，例如功率晶體管或LED陣列，則導(dǎo)致此類組件的電流會(huì)大得多。知道電流會(huì)在結(jié)處分流，并且有可能在多個(gè)路徑中流過(guò)大電流，這有助于通過(guò)使用足夠大的PCB走線來(lái)防止出現(xiàn)熱點(diǎn)。否則，您可能會(huì)遇到諸如PCB走線過(guò)熱和折斷之類的問(wèn)題，因?yàn)樗鼈儫o(wú)法承受從節(jié)點(diǎn)流入的大電流。
當(dāng)您設(shè)計(jì)并聯(lián)使用多個(gè)電池時(shí)，基爾霍夫的結(jié)規(guī)則也將派上用場(chǎng)。該規(guī)則有助于確定假設(shè)每個(gè)電池均相等，則從每個(gè)電池獲得的電流量是多少。這些細(xì)節(jié)有助于確定所需的電池?cái)?shù)量與每個(gè)電池的預(yù)計(jì)耐用性。
如何計(jì)算通過(guò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流？
如果您有一個(gè)如上所述的簡(jiǎn)單電路，那么無(wú)需花費(fèi)太多精力就能確定流過(guò)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電流。將V = IR的歐姆定律應(yīng)用于已知的電池電壓值和電阻器就可以了。
但是，計(jì)算流經(jīng)復(fù)雜電路的精確電流將是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。花數(shù)小時(shí)（或數(shù)天）為每個(gè)裝有計(jì)算器的節(jié)點(diǎn)遍歷公式是不明智的。